高中物理 第七章 第9節(jié) 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索 人教版 必修2 機(jī)械守恒定律 第七章 第九節(jié)實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 第七章 你體驗(yàn)過(guò)公園里的翻滾過(guò)山車(chē)嗎 過(guò)山車(chē) 呼嘯著 奔馳著 緊張 驚險(xiǎn) 刺激 其勢(shì)能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化 而總的機(jī)械能保持不變 忽略阻力 你想過(guò)嗎 我們?cè)鯓油ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?在只有 作用的自由落體運(yùn)動(dòng)中 物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以互相轉(zhuǎn)化 但總機(jī)械能 實(shí)驗(yàn)原理 重力 守恒 mgh 鐵架臺(tái) 帶鐵夾 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 重錘 帶紙帶夾子 紙帶數(shù)條 復(fù)寫(xiě)紙片 導(dǎo)線(xiàn) 毫米刻度尺 除了上述器材外 還必須有 交流4 6v 注意 重錘應(yīng)選體積 質(zhì)量 者 以減少空氣阻力的影響 又因無(wú)需測(cè)其質(zhì)量 所以本實(shí)驗(yàn)不用 實(shí)驗(yàn)器材 學(xué)生電源 較小 較大 天平 一 實(shí)驗(yàn)步驟1 按圖 甲 裝置豎直架穩(wěn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 并用導(dǎo)線(xiàn)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在4 6v交流電源上 2 將長(zhǎng)約1m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 用手提著紙帶 使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方 3 接通電源 松開(kāi)紙帶 讓重物自由下落 計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn) 4 換幾條紙帶 重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn) 5 在取下的紙帶中挑選第一 二兩點(diǎn)間距離接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量 先記下第一點(diǎn)0的位置 再任意取五個(gè)點(diǎn)1 2 3 4 5 用刻度尺測(cè)出距0點(diǎn)的相應(yīng)距離 如圖 乙 所示 6 計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1 v2 v3 7 計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勢(shì)能減少量mghn并和動(dòng)能增加量mv 2進(jìn)行比較 三 注意事項(xiàng)1 應(yīng)盡可能控制實(shí)驗(yàn)條件 即應(yīng)滿(mǎn)足機(jī)械能守恒的條件 這就要盡量減少各種阻力 采取的措施有 1 鐵架臺(tái)應(yīng)豎直安裝 可使紙帶所受阻力減小 2 應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物 增大重力可使阻力的影響相對(duì)減小 增大密度可以減小體積 可使空氣阻力減小 2 應(yīng)先接通電源讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)始打點(diǎn) 再放開(kāi)紙帶讓重錘下落 四 誤差分析1 測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)會(huì)存在偶然誤差 所以測(cè)長(zhǎng)度時(shí)要多測(cè)幾次 取平均值即可減小此誤差 2 由于本實(shí)驗(yàn)中有紙帶與限位孔間的摩擦力 主要因素 和空氣阻力 次要因素 的影響 這是系統(tǒng)誤差 它使增加的動(dòng)能小于減小的重力勢(shì)能 要減小影響 采用增加重錘質(zhì)量的辦法 因?yàn)楫?dāng)重錘的重力遠(yuǎn)大于阻力時(shí) 可忽略阻力的影響 3 為了減小相對(duì)誤差 選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)最好離第一個(gè)點(diǎn)遠(yuǎn)一些 4 若第一 第二兩點(diǎn)間的距離小于2mm 則這兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔不到0 02s或阻力過(guò)大 實(shí)驗(yàn)原理及操作步驟 某同學(xué)利用重物自由下落來(lái) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示 1 請(qǐng)指出實(shí)驗(yàn)裝置中存在的明顯錯(cuò)誤 2 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí) 為保證重物下落時(shí)初速度為零 應(yīng) 選填 a 或 b a 先接通電源 再釋放紙帶b 先釋放紙帶 再接通電源 3 根據(jù)打出的紙帶 選取紙帶上連續(xù)打出的1 2 3 4四個(gè)點(diǎn)如圖乙所示 已測(cè)出點(diǎn)1 2 3 4到打出的第一個(gè)點(diǎn)o的距離分別為h1 h2 h3 h4 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為t 若代入所測(cè)數(shù)據(jù)能滿(mǎn)足表達(dá)式gh3 則可驗(yàn)證重物下落過(guò)程機(jī)械能守恒 用題目中已測(cè)出的物理量表示 解析 1 從圖甲中的實(shí)驗(yàn)裝置中發(fā)現(xiàn) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在了 直流電源 上 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是 低壓交流電源 因此 明顯的錯(cuò)誤是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能接在 直流電源 上 2 為了使紙帶上打下的第1個(gè)點(diǎn)是速度為零的初始點(diǎn) 應(yīng)該先接通電源 讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后 再釋放紙帶 若先釋放紙帶 再接通電源 當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí) 紙帶已經(jīng)下落 打下的第1個(gè)點(diǎn)的速度不為零 因此 為保證重物下落的初速度為零 應(yīng)先接通電源 再釋放紙帶 濟(jì)南市高新實(shí)驗(yàn)中學(xué)2014 2015學(xué)年高一下學(xué)期期中 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)中 打出的紙帶如圖所示 其中a b為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第1 2個(gè)點(diǎn) ab 2mm d e f為點(diǎn)跡清晰時(shí)連續(xù)打點(diǎn)的計(jì)時(shí)點(diǎn) 測(cè)得d e f到a的距離分別為s1 s2 s3 圖中未畫(huà)出 設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為f 重物質(zhì)量為m 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)重力加速度為g 一位學(xué)生想從紙帶上驗(yàn)證打下a點(diǎn)到打下e點(diǎn)過(guò)程中 重物的機(jī)械能守恒 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 邯鄲市2013 2014學(xué)年高一下學(xué)期期末 用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中 2 若實(shí)驗(yàn)中所用重物的質(zhì)量m 1kg 打點(diǎn)紙帶如圖所示 打點(diǎn)時(shí)間間隔為0 02s 則記錄b點(diǎn)時(shí) 重物速度vb m s 重物動(dòng)能ek j 從開(kāi)始下落起至b點(diǎn)時(shí)的重物的重力勢(shì)能減少量是 j 由此可得出的結(jié)論是 g取9 8m s2 本小題數(shù)據(jù)保留三位有效數(shù)字 答案 1 打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物的初速度為零2mm 2 0 590m s0 174j0 175j機(jī)械能守恒 3 c 沈陽(yáng)二中2014 2015學(xué)年高一下學(xué)期期中 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的一次實(shí)驗(yàn)中 質(zhì)量m 1kg的重物自由下落 在紙帶上打出一系列的點(diǎn) 如下圖所示 相鄰記時(shí)點(diǎn)時(shí)間間隔為0 02s 那么 結(jié)果保留2位有效數(shù)字 1 紙帶的 端與重物相連 2 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)b時(shí) 物體的速度vb 3 從起點(diǎn)o到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)b的過(guò)程中重力勢(shì)能減少量是 ep 此過(guò)程中物體動(dòng)能的增加量 ek 4 通過(guò)計(jì)算 數(shù)值上 ep ek 選填 或 這是因?yàn)?5 實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是 答案 1 左 2 0 98m s 3 0 49j0 48j 4 實(shí)驗(yàn)中存在摩擦力和空氣阻力 重物克服阻力做功損失機(jī)械能 5 在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)機(jī)械能守恒 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 科技活動(dòng)小組成員利用暑假進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)時(shí) 發(fā)現(xiàn)可以利用古代拋石機(jī)的模型來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 其原理如圖所示 圖中o為轉(zhuǎn)軸 a球固定于桿上且質(zhì)量為ma b球放在勺形槽內(nèi)且質(zhì)量為mb 由靜止釋放輕桿后 可以逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 輕桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí) b球被水平拋出 1 要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 首先需要測(cè)量ma mb及兩球距o點(diǎn)的距離la lb 除此之外還需要測(cè)量的物理量有 a a球從釋放運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的時(shí)間tb o離地面的高度hc b球落地點(diǎn)與o的水平距離xd 釋放輕桿時(shí)a球的高度h0 2 下列減少實(shí)驗(yàn)誤差的措施中 可行的有 a 開(kāi)始釋放時(shí) 讓輕桿水平b 支架處地面與b球落地處地面要在同一水平面上c 桿的硬度盡量高d 在同一高度多次釋放a球的前提下 取b球的平均落點(diǎn) 然后測(cè)量xe 盡量減小轉(zhuǎn)軸o處的摩擦力f 盡量減小b球的質(zhì)量 3 在輕桿從水平狀態(tài)無(wú)初速釋放的前提下 結(jié)合上述測(cè)定的物理量 可求系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為 動(dòng)能的增加量為 比較二者的大小 便可驗(yàn)證機(jī)械能守恒 正常情況下會(huì)出現(xiàn)前者 填 大于 或 小于 后者 解析 1 實(shí)驗(yàn)中需要求出b球平拋的初速度vb 所以還需要測(cè)量h與x 故應(yīng)選b c 2 為了減小實(shí)驗(yàn)誤差 可行的選項(xiàng)為abcde 3 系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量 ep ma mb gh mag h la mbg h lb mala mblb g 小剛同學(xué)用如圖實(shí)驗(yàn)裝置研究 機(jī)械能守恒定律 他進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)操作并測(cè)出如下數(shù)值 用天平測(cè)定小球的質(zhì)量為0 50kg 用游標(biāo)卡尺測(cè)出小球的直徑為10 0mm 用刻度尺測(cè)出電磁鐵下端到光電門(mén)的距離為82 05cm 電磁鐵先通電 讓小球吸在開(kāi)始端 電磁鐵斷電后 小球自由下落 在小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)間內(nèi) 計(jì)時(shí)裝置記下小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)所用時(shí)間為2 50 10 3s 由此可算得小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度 計(jì)算得出小